KR101366772B1 - Motor driving device, and method for cotrolling motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor drive device and a motor control method that can reduce the rotational error of the motor at low speed by using a combination of open loop control and closed loop control.
일반적으로 BLDC 모터와 같이 속도를 제어할 수 있는 모터의 경우, 그 속도는 펄스-폭-변조(Pulse-Width-Modulation, PWM) 신호의 듀티(듀티) 값을 조절함으로써 제어할 수 있다. 펄스-폭-변조 신호의 듀티 값은 신호의 한 주기 내에서 신호가 High 값을 갖는 턴-온(turn-on) 시간과, 신호가 Low 값을 갖는 턴-오프(turn-off) 시간 사이에 따라 결정될 수 있으며, 모터의 회전 속도는 펄스-폭-변조 신호의 듀티 값에 비례할 수 있다.
In general, in the case of a motor capable of controlling the speed, such as a BLDC motor, the speed may be controlled by adjusting a duty value of a pulse-width-modulation (PWM) signal. The duty value of the pulse-width-modulated signal is determined between the turn-on time at which the signal has a high value and the turn-off time at which the signal has a low value within one period of the signal. The rotational speed of the motor may be proportional to the duty value of the pulse-width-modulated signal.
모터의 속도 제어방식은 크게 개루프(open loop) 제어와 폐루프(close loop) 제어로 구분할 수 있으며, 개루프 제어의 경우 피드백 회로를 포함하지 않기 때문에 간단한 구조로 구현할 수 있으나 전기적 잡음(noise) 등의 외부적 요인으로 인해 발생하는 오차를 보상할 수 없다. The speed control method of the motor can be largely divided into open loop control and closed loop control. In the case of the open loop control, since the feedback circuit is not included, a simple structure can be realized, but the electrical noise is noisy. Errors caused by external factors, etc. cannot be compensated for.
폐루프 제어의 경우 모터의 속도가 피드백이 되므로 항상 일정한 속도를 유지할 수 있으나, 외부 입력 신호에 의해 모터의 속도가 낮아지는 경우 오버슛(overshoot)에 의해 모터가 정지하게 되는 문제점이 있다. 또한, 폐루프 제어의 경우, 연속적인 속도 제어가 아닌, 일정 단위를 기준으로 하는 속도 제어를 수행하게 되므로, 저속 영역에서는 오차도가 커지는 한계성이 있다.
In the case of closed loop control, the speed of the motor is fed back so that a constant speed can be maintained at all times. However, when the speed of the motor decreases due to an external input signal, there is a problem in that the motor is stopped by overshoot. In the case of the closed loop control, the speed control based on a predetermined unit is performed instead of the continuous speed control, and thus there is a limit in that the error degree increases in the low speed region.
따라서, 개루프 제어 또는 폐루프 제어 중 어느 하나를 이용하는 경우, 상술한 문제점을 극복하기 어려운 한계성이 있다.
Therefore, in the case of using either the open loop control or the closed loop control, there is a limit that is difficult to overcome the above-described problem.
하기의 선행기술문헌들은 이러한 종래 기술에 관한 것으로, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용하는 기술을 개시하고 있지 않다. The following prior art documents relate to this prior art and do not disclose a technique using a combination of open loop control and closed loop control.
일본 공개특허공보 제1997-247976호는, 구동 초기시 개루프 제어를 수행하고 이후에 폐루프 제어를 수행하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 제1997-247976호는 개루프 제어와 폐루프 제어를 자유롭게 변환할 수 없는 한계성을 가지고 있다. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1997-247976 discloses a technique for performing open loop control at the initial stage of driving and then closing loop control. However, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1997-247976 has a limitation in that the open loop control and the closed loop control cannot be freely converted.
일본 공개특허공보 제2010-98922호는, 온도에 따른 홀센서의 출력을 보상하기 위한 기술을 개시하고 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 제2010-98922호는 개루프 제어와 폐루프 제어를 혼용하여 운영하는 것에 대해서는 개시하고 있지 아니하다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-98922 discloses a technique for compensating output of a hall sensor with temperature. However, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-98922 does not disclose the operation of a mixture of open loop control and closed loop control.
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and provides a motor driving apparatus and a motor control method which can reduce the rotational error of the motor even at a low speed by using a combination of the open loop control and the closed loop control. .
본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 제어 장치를 제안한다. 상기 모터 제어 장치는 펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행하는 개루프 구동부, 모터의 현재 속도를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 폐루프 구동부 및 상기 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 상기 개루프 구동부 또는 상기 폐루프 구동부 중 어느 하나를 동작하도록 제어하는 구동 제어부를 포함한다.A first technical aspect of the present invention proposes a motor control device. The motor control apparatus calculates a duty ratio for an open loop driver for performing open loop control using a pulse width modulation signal, a closed loop driver for performing feedback control using a current speed of a motor, and the pulse width modulation signal. And a driving controller configured to control one of the open loop driver and the closed loop driver by comparing the calculated duty ratio with a preset reference duty.
상기 구동 제어부는, 상기 펄스폭변조 신호를 입력받고 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산하는 듀티비 계산기, 기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 레퍼런스 듀티 결정기 및 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부를 구동하도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The driving controller may be configured to calculate a duty ratio using the frequency of the pulse width modulated signal received from the pulse width modulated signal, and determine one of a plurality of preset candidate reference duty as the reference duty. The reference duty determiner may include a controller configured to compare the duty ratio and the reference duty to drive the closed loop driver when the duty ratio is greater than the reference duty.
상기 듀티비 계산기는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정할 수 있다.The duty ratio calculator may receive the pulse width modulation signal for a predetermined period and determine the duty ratio by using the number of counter clocks corresponding to the high level among the pulse width modulation signals.
상기 레퍼런스 듀티 결정기는, 상기 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장하는 복수의 메모리 및 상기 복수의 메모리 각각과 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON시켜 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 상기 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다.The reference duty determiner includes a plurality of memories respectively storing the plurality of candidate reference duty and a plurality of switches connected to each of the plurality of memories, and any one connected to the corresponding switches by turning on any one of the plurality of switches. The duty stored in the memory may be determined as the reference duty.
상기 레퍼런스 듀티 결정기는 외부로부터 제공된 신호에 따라 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시킬 수 있다.The reference duty determiner may turn on any one of the plurality of switches according to a signal provided from the outside.
상기 제어기는 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부에 기준 속도를 제공할 수 있다.The controller may compare the duty ratio with the reference duty to provide a reference speed to the closed loop driver when the duty ratio is greater than the reference duty.
상기 폐루프 구동부는 상기 모터의 현재 속도를 검출하고 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어할 수 있다.The closed loop driver may detect the current speed of the motor and control the rotation of the motor to reduce an error between the reference speed and the current speed.
상기 제어기는 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면 상기 개루프 구동부를 구동하도록 제어할 수 있다.The controller may control to drive the open loop driver when the duty ratio is less than the reference duty.
상기 개루프 구동부는 삼각파 신호를 발생하는 삼각파 생성기, 조절 신호와 상기 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 개루프 합성기 및 상기 개루프 합성기에서 생성된 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 개루프 제어기를 포함할 수 있다.The open loop driver may include a triangular wave generator for generating a triangular wave signal, an open loop synthesizer for synthesizing a control signal and the triangular wave signal to generate a pulse width modulated signal, and the pulse width modulated signal generated by the open loop synthesizer. And an open loop controller to control the drive.
본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터 제어 방법을 제안한다. 상기 모터 제어 방법은 (a) 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하는 단계 및 (b) 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여, 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어하는 단계를 포함한다.A second technical aspect of the present invention proposes a motor control method. The motor control method includes any one of: (a) calculating a duty ratio for a pulse width modulated signal; and (b) comparing the calculated duty ratio with a preset reference duty. Controlling the motor using the.
상기 (a) 단계는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) may include receiving a pulse width modulation signal for a predetermined period and counting the number of counter clocks corresponding to a high level among the received pulse width modulation signals to determine a duty ratio.
상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하는 단계, (b-2) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면, 상기 폐루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계 및 (b-3) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면, 상기 개루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In the step (b), (b-1) comparing the duty ratio and the reference duty; (b-2) if the duty ratio is greater than the reference duty, controlling the motor using the closed loop drive control. And (b-3) if the duty ratio is less than the reference duty, controlling the motor using the open loop drive control.
상기 (b-2) 단계는, 상기 모터의 현재 속도를 검출하는 단계, 상기 현재 속도와 기준 속도를 비교하는 단계 및 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b-2) may include detecting a current speed of the motor, comparing the current speed with a reference speed, and controlling rotation of the motor such that an error between the reference speed and the current speed is reduced. It may include.
상기 (b-3) 단계는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 단계 및 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The step (b-3) may include generating a pulse width modulated signal by synthesizing the control signal and the triangular wave signal, and controlling driving of the motor according to the pulse width modulated signal.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, the combination of the open loop control and the closed loop control can reduce the rotational error of the motor even at low speed.
도 1은 모터 제어에서 PWM 듀티와 RPM의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 2는 삼각파와 PWM 속도 제어의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 5는 도 4의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 회로도이다.
도 6은 도 3의 폐루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 7은 도 3의 개루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a graph showing the relationship between PWM duty and RPM in motor control.
2 is a graph showing a relationship between a triangle wave and PWM speed control.
3 is a block diagram for explaining a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a detailed configuration diagram for describing an embodiment of the drive control unit of FIG. 3.
FIG. 5 is a detailed circuit diagram for describing an embodiment of the drive controller of FIG. 4.
FIG. 6 is a detailed configuration diagram illustrating an embodiment of the closed loop drive unit of FIG. 3.
FIG. 7 is a detailed configuration diagram for describing an embodiment of the open loop driver of FIG. 3.
8 is a flowchart illustrating a motor control method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
이하에서 사용되는, 각 단계들에 대한 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것이므로, 이러한 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니다. 따라서, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.The identification codes (for example, a, b, c, etc.) for each step, which will be used below, are used for convenience of explanation, and thus the identification code does not describe the order of each step. Thus, each step may occur differently than the order specified unless the context clearly states a particular order. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
In the drawings referred to in the present invention, elements having substantially the same configuration and function will be denoted by the same reference numerals, and the shapes and sizes of the elements and the like in the drawings may be exaggerated for clarity.
도 1은 모터 제어에서 PWM 듀티와 RPM의 관계를 도시하는 그래프이다.1 is a graph showing the relationship between PWM duty and RPM in motor control.
도 1에 도시된 바와 같이, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 듀티와 모터의 회전 속도(revolution per minute, RPM)은 비례적인 관계를 가질 수 있다. 즉, PWM 듀티가 증가함에 따라 RPM도 선형적으로 증가하게 된다. As shown in FIG. 1, the pulse width modulation (PWM) duty and the revolution per minute (RPM) of the motor may have a proportional relationship. In other words, as the PWM duty increases, so does the RPM.
실시예예 따라, 최소 속도 및 최대 속도가 각각 특정 속도로 세팅되어 있으면, 도 1에 도시된 바와 같이 최소 속도와 최대 속도 사이에서 PWM 듀티와 RPM은 선형적인 관계를 가질 수 있다.
According to an embodiment, if the minimum speed and the maximum speed are each set to a specific speed, as shown in FIG. 1, the PWM duty and the RPM may have a linear relationship between the minimum speed and the maximum speed.
도 2는 삼각파와 PWM 속도 제어의 관계를 도시하는 그래프이다.2 is a graph showing a relationship between a triangle wave and PWM speed control.
도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 기준 신호(예컨대 삼각파)와 조절 신호를 이용하여 펄스폭변조 신호의 듀티를 결정할 수 있다. 따라서, 조절 신호가 낮은 전압일 때에는 PWM 듀티가 증가하게 되고, 그에 따라 모터의 속도도 증가되게 된다. 반면, 조절 신호가 높은 전압일 때에는, PWM 듀티가 낮아지게 되고, 그에 따라 모터의 속도도 감소되게 된다.As shown in FIG. 2, the duty of the pulse width modulated signal may be determined using a predetermined reference signal (eg, triangular wave) and a control signal. Therefore, when the regulation signal is a low voltage, the PWM duty is increased, thereby increasing the speed of the motor. On the other hand, when the regulating signal is at a high voltage, the PWM duty is lowered, thereby reducing the speed of the motor.
개루프(Open loop) 제어는 이러한 삼각파와 조절신호를 이용하여 모터의 구동 속도를 제어할 수 있다. 그러나, 이러한 개루프 제어는 전압이나 잡음 등에 의하여 환경 변화가 발생하게 되면, 오차가 발생하게 되는, 즉, 불안정한 특성을 가질 수 있다.
Open loop control can control the driving speed of the motor using the triangle wave and the control signal. However, such open loop control may have an unstable characteristic, in which an error occurs when an environmental change occurs due to voltage or noise.
이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a motor control apparatus and a motor control method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8.
이하에서 설명할, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법은 개루프 제어와 폐루프 제어를 혼합하여 사용 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 저속에서는 개루프 제어를 사용하여 속도의 오차를 줄이고, 고속에서는 폐루프 제어를 사용하여 외부적 요인으로 인해 발생하는 오차를 보상할 수 있다.
In the following description, the motor control apparatus and the motor control method according to the present invention can be used by mixing the open loop control and the closed loop control. For example, the present invention may reduce the error of the speed by using the open loop control at low speed, and compensate for the error caused by external factors by using the closed loop control at high speed.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a block diagram for explaining a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
모터 제어 장치(10)는 폐루프 제어부(300) 및 개루프 제어부(400) 중 어느 하나를 이용하여 모터(20)의 구동을 제어할 수 있다. The
더 상세히 설명하면, 모터 제어 장치(10)는 구동 제어부(200), 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 모터 제어 장치(10)는 신호 생성부(100)를 더 포함할 수 있다.In more detail, the
신호 생성부(100)는 펄스폭변조 신호를 생성할 수 있다. The
실시예에 따라, 신호 생성부(100)는 구동 제어부(200) 또는 개루프 구동부(400) 중 적어도 하나에 포함되거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 구성요소로서 구성될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the
구동 제어부(200)는 레퍼런스 듀티를 이용하여 개루프 구동부(400) 또는 폐루프 구동부(300) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다. The driving
일 실시예에서, 구동 제어부(200)는 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 개루프 구동부(400) 또는 폐루프 구동부(300) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다.In one embodiment, the driving
이러한 구동 제어부(200)에 대해서는, 도 4 내지 도 5를 참조하여 이하에서 보다 상세히 후술한다.The driving
폐루프 구동부(300)는 모터의 현재 속도와 펄스폭변조 신호사이의 오차를 이용하여 피드백 제어를 수행할 수 있고, 개루프 구동부(400)는 펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행할 수 있다. The
폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)의 구체적 구성에 대해서는 특정 실시예로서 한정하지 아니한다. 따라서, 도 6 및 도 7을 각각 참조하여 이하에서 설명될 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)의 실시예들은 다양한 실시예들 중 어느 하나에 불과한 것으로, 반드시 도 6 및 도 7에 개시된 구성으로 한정되지 아니함은 명확하다.
The
도 4는 도 3의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이고, 도 5는 도 4의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한, 보다 구체적인 세부 회로도이다.4 is a detailed configuration diagram for describing an embodiment of the drive control unit of FIG. 3, and FIG. 5 is a detailed circuit diagram for describing an embodiment of the drive control unit of FIG. 4.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 구동 제어부(200)의 다양한 실시예들을 설명한다.
Hereinafter, various embodiments of the driving
구동 제어부(200)는 듀티비 계산기(210), 레퍼런스 듀티 결정기(220) 및 제어기(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 제어부(200)는 스위치(240)를 더 포함할 수 있다.The driving
듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호의 듀티비를 계산할 수 있다. 예를 들어, 듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산할 수 있다. The
일 실시예에서, 듀티비 계산기(210)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호 중 하이(high) 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정할 수 있다. According to an embodiment, the
예를 들어, 듀티비 계산기(210)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받을 수 있고, 여기에서, 소정 주기는 카운터를 통하여 카운팅 될 수 있다. 펄스폭변조 신호가 1kHz, 카운터의 클럭이 1MHz인 경우를 가정하면, 펄스폭변조 신호의 한 주기 동안, 카운터는 1,000번을 카운팅하게 된다. 듀티비 계산기(210)는 1,000번의 카운터 클락 중에서 High로 나타나는 출력 만을 계산하여 펄스폭변조 듀티비를 결정할 수 있다. 예컨대, 500번의 출력이 High로 나타난다면 듀티비 계산기(210)는 듀티비로 50%를 계산할 수 있다. For example, the
실시예에 따라, 듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호의 복수의 주기를 이용할 수 있다. 상술한 예의 경우, 펄스폭변조 신호의 100주기를 이용하는 경우, 100,000번의 카운팅 클락이 발생할 수 있고, 이러한 약 100,000번의 카운팅 결과 중 High로 나타나는 출력을 계산하여 펄스폭변조 듀티비를 결정할 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 누적된 주기를 이용하므로 보다 정확한 듀티비를 계산할 수 있다.According to an embodiment, the
레퍼런스 듀티 결정기(220)는 레퍼런스 듀티를 결정할 수 있다. 여기에서, 레퍼런스 듀티는, 듀티비 계산기(210)에서 계산된 듀티비와 비교되어, 개루프 제어를 수행할지 또는 폐루프 제어를 수행할지 여부를 결정하는데 사용된다.The
일 실시예에서, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다.In an embodiment, the
레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 선택하여, 레퍼런스 듀티를 결정할 수 있다. The
도 5에 도시된 예를 참조하여 설명하면, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 메모리(221-1 내지 221-n) 및 복수의 스위치(222-1 내지 222-n)를 포함할 수 있다. 복수의 메모리(221-1 내지 221-n)는 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장할 수 있다. 복수의 스위치(222-1 내지 222-n)는 복수의 메모리 각각과 1:1로 연결될 수 있다. 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 스위치(222-1 내지 222-n) 중 어느 하나를 ON시켜, 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다. Referring to the example illustrated in FIG. 5, the
일 실시예예서, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 외부로부터 제공된 신호에 따라, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시킬 수 있다.In an embodiment, the
이러한 실시예에 의하여, 개루프 제어를 수행할 속도를 가변적으로 운영할 수 있으므로, 본 발명은 모터의 구동에 대하여 다양한 제어를 제공할 수 있는 것이다.According to this embodiment, since the speed at which the open loop control can be performed can be variably operated, the present invention can provide various controls for driving of the motor.
제어기(230)는 듀티비와 레퍼런스 듀티를 비교하여, 폐루프 구동부(300) 또는 개루프 구동부(400) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다. 만약 25%를 레퍼런스 듀티로 결정한 예의 경우, 현재의 듀티비가 25% 이하이면, 제어기(230)는 개루프 제어를 하도록 제어할 수 있고, 25%를 초과하면 폐루프 제어를 제어를 하도록 제어할 수 있다.The
일 실시예에서, 제어기(230)는 일정 속도 이하이면, 개루프 제어를 사용하여 오차를 줄이도록 제어할 수 있다. 즉, 일정 속도는 레퍼런스 듀티로 결정될 수 있고, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 작으면 개루프 구동부(400)가 동작하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면 폐루프 구동부(300)를 구동하도록 제어할 수 있다. In one embodiment, the
일 실시예에서, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면, 폐루프 구동부(300)에 기준 속도를 제공할 수 있다. 여기에서, 기준 속도는 기 설정된 값이거나 외부로부터 제공된 제어 명령에 의하여 설정된 값일 수 있다.
In one embodiment, the
도 6은 도 3의 폐루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다. FIG. 6 is a detailed configuration diagram illustrating an embodiment of the closed loop drive unit of FIG. 3.
폐루프 구동부(300)는 기준 속도와 모터의 현재 속도를 비교하여, 기준 속도에 일치하도록 현재 속도를 변화하도록 제어할 수 있다. The
더 상세히 설명하면, 속도 검출기(320)는 홀 센서(30)로부터 제공된 홀 신호의 레별 변화를 감지하여 모터의 현재 속도를 검출할 수 있다.In more detail, the
폐루프 비교기(330)는 현재 속도와 기준 속도를 비교한 결과를 출력하고, 폐루프 제어기(310)는 폐루프 비교기(330)로부터 제공된 값을 기준으로 모터(20)의 속도를 증가시키거나 감소시키도록 제어할 수 있다. The
일 실시예에서, 폐루프 비교기(330)는 모터(20)의 현재 속도를 검출하고, 기준 속도와 현재 속도의 오차가 줄어들도록 모터(20)의 회전을 제어할 수 있다.In one embodiment, the
이와 같은, 폐루프 제어는 모터(20)의 현재 속도에 대한 피드백이 가능하므로, 비교적 일관성있는 속도제어가 가능하다. As such, closed-loop control enables feedback on the current speed of the
여기에서, 기준 속도는 원하는 펄스폭변조 듀티비에 대응될 수 있고, 속도 제어는 디지털 레지스터에 의해 결정된 일정 단위(step)로 제어될 수 있다. 예를 들어 모터의 최대 RPM을 10000 이라고 가정한 경우, 단위를 1%라 하면 RPM은 최소 100단위로 증가하게 된다. 만약, 5950이라는 RPM을 제어하려 하는 경우, 5900 또는 6000을 출력하게 되므로 최대 50RPM의 오차가 발생하게 된다.Here, the reference speed may correspond to the desired pulse width modulation duty ratio, and the speed control may be controlled in a step determined by the digital register. For example, assuming that the maximum RPM of the motor is 10000, if the unit is 1%, the RPM will increase to at least 100 units. If the 5950 RPM is to be controlled, the output of 5900 or 6000 will cause an error of a maximum of 50 RPM.
이러한 오차의 크기는 고속에서는 영향이 작을 수 있지만 저속(예를 들어, 500RPM)에서 50RPM의 오차는 약 10%의 오차가 되므로, 상당한 차이가 이루어지게 된다. 따라서, 본 발명은 저속에서는 폐루프 제어가 아닌 개루프 제어를 수행하도록 함으로써 저속에서의 오차를 줄이도록 모터를 구동할 수 있다.The magnitude of this error may be small at high speeds, but at low speeds (eg 500 RPM), an error of 50 RPM will be about 10%, resulting in significant differences. Therefore, the present invention can drive the motor to reduce the error at low speed by performing the open loop control rather than the closed loop control at low speed.
도 6에 도시된 예에서는, 모터(20)의 속도를 검출하기 위하여 홀 센서(30)를 사용하는 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 폐루프 구동부(300)는 반드시 이러한 예로 한정되지 아니함은 명확하다. 즉, Back EMF(Electro Motive Force) 신호에 의해 속도를 측정하는 경우에도, 상술한 바와 같이 폐루프 제어를 수행할 수 있다.
In the example shown in FIG. 6, an example in which the
도 7은 도 3의 개루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram for describing an embodiment of the open loop driver of FIG. 3.
개루프 제어기(400)는 삼각파 생성기(410), 개루프 합성기(420) 및 개루프 제어기(430)를 포함할 수 있다.The
삼각파 생성기(410)는 삼각파 신호를 발생할 수 있다.The
개루프 합성기(420)는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성할 수 있다. The
개루프 제어기(430)는 개루프 합성기(420)에서 생성된 펄스폭변조 신호에 따라 모터(20)의 구동을 제어할 수 있다.
The
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a motor control method according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 모터 제어 장치(10)는 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산할 수 있다(S810).Referring to FIG. 8, the
모터 제어 장치(10)는 레퍼런스 듀티를 결정하고(S820), 계산된 듀티비를 레퍼런스 듀티와 비교하여(S830), 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S840 내지 S860).The
단계 S810에 대한 일 실시예에서, 모터 제어 장치(10)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정할 수 있다. In one embodiment of step S810, the
모터 제어 장치(10)는 듀티비와 레퍼런스 듀티를 비교하고, 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면(S840, 예), 폐루프 구동 제어를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S850). 반면, 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 작으면(S840, 아니오), 개루프 구동 제어를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S860).The
단계 S850에 대한 일 실시예(폐루프 제어)에서, 모터 제어 장치(10)는 모터(10)의 현재 속도를 검출하고, 현재 속도와 기준 속도를 비교할 수 있다. 모터 제어 장치(10)는 기준 속도와 현재 속도의 오차가 줄어들도록 모터(10)의 회전을 제어할 수 있다.In one embodiment for the step S850 (closed loop control), the
단계 S860에 대한 일 실시예(개루프 제어)에서, 모터 제어 장치(10)는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하고, 펄스폭변조 신호에 따라 모터(10)의 구동을 제어할 수 있다.
In one embodiment (open loop control) for step S860, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 모터 제어 장치
100 : 신호 생성부
200 : 구동 제어부
210 : 듀티비 계산기
220 : 레퍼런스 듀티 결정기
230 : 제어기
240 : 스위치
300 : 폐루프 구동부
310 : 폐루프 제어기
320 : 속도 검출기
330 : 폐루프 비교기
400 : 개루프 구동부
410 : 삼각파 생성기
420 : 개루프 합성기
430 : 개루프 제어기
20 : 모터
30 : 홀 센서10: Motor control device
100: signal generator
200: drive control unit
210: Duty Ratio Calculator
220: reference duty determiner
230:
240: Switch
300: closed loop drive unit
310: closed loop controller
320: speed detector
330 closed loop comparator
400: open loop drive
410: triangle wave generator
420: open loop synthesizer
430: open loop controller
20: Motor
30: Hall sensor
Claims (14)
펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행하는 개루프 구동부;
모터의 현재 속도와 펄스폭변조 신호 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 폐루프 구동부; 및
상기 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 상기 개루프 구동부 또는 상기 폐루프 구동부 중 어느 하나를 동작하도록 제어하는 구동 제어부;를 포함하고,
상기 구동 제어부는
상기 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산하는 듀티비 계산기;
기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 레퍼런스 듀티 결정기; 및
상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여, 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부를 구동하도록 제어하는 제어기;를 포함하는 모터 제어 장치.
In the motor control device,
An open loop driver configured to perform open loop control using a pulse width modulated signal;
A closed loop driver configured to perform feedback control by using an error between the current speed of the motor and the pulse width modulated signal; And
And a driving controller configured to calculate a duty ratio with respect to the pulse width modulated signal, and to control the one of the open loop driver and the closed loop driver by comparing the calculated duty ratio with a preset reference duty.
The drive control unit
A duty ratio calculator configured to receive the pulse width modulated signal and calculate a duty ratio using a frequency of the received pulse width modulated signal;
A reference duty determiner configured to determine one of a plurality of preset candidate reference duties as the reference duty; And
And a controller configured to compare the duty ratio with the reference duty so as to drive the closed loop driver when the duty ratio is greater than the reference duty.
소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the duty ratio calculator
And a pulse width modulation signal is input for a predetermined period, and the duty ratio is determined using a number of counter clocks corresponding to a high level among the input pulse width modulation signals.
상기 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장하는 복수의 메모리; 및
상기 복수의 메모리 각각과 연결된 복수의 스위치;를 포함하고,
상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON시켜 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 모터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the reference duty determiner
A plurality of memories respectively storing the plurality of candidate reference duties; And
A plurality of switches connected to each of the plurality of memories;
And turning on any one of the plurality of switches to determine the duty stored in any one memory connected to the switch as the reference duty.
외부로부터 제공된 신호에 따라, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시키는 모터 제어 장치.
The method of claim 4, wherein the reference duty determiner
A motor control device for turning on any one of the plurality of switches in accordance with a signal provided from the outside.
상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여, 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부에 기준 속도를 제공하는 모터 제어 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the controller
And comparing the duty ratio with the reference duty to provide a reference speed to the closed loop driver when the duty ratio is greater than the reference duty.
상기 모터의 현재 속도를 검출하고, 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 모터 제어 장치.
The method of claim 6, wherein the closed loop drive unit
Detecting a current speed of the motor and controlling rotation of the motor to reduce an error between the reference speed and the current speed.
상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면 상기 개루프 구동부를 구동하도록 제어하는 모터 제어 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the controller
And control the motor to drive the open loop driver when the duty ratio is less than the reference duty.
삼각파 신호를 발생하는 삼각파 생성기;
조절 신호와 상기 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 개루프 합성기; 및
상기 개루프 합성기에서 생성된 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 개루프 제어기;를 포함하는 모터 제어 장치.
The method of claim 8, wherein the open loop drive unit
A triangular wave generator for generating a triangular wave signal;
An open loop synthesizer for synthesizing a control signal and the triangle wave signal to generate a pulse width modulated signal; And
And an open loop controller for controlling driving of the motor according to the pulse width modulation signal generated by the open loop synthesizer.
(b) 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여, 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 단계는
(b-1) 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하는 단계;
(b-2) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면, 상기 폐루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계; 및
(b-3) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면, 상기 개루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
(a) calculating a duty ratio for the pulse width modulated signal; And
(b) comparing the calculated duty ratio with a preset reference duty to control the motor using any one of an open loop drive control and a closed loop drive control;
The step (b)
(b-1) comparing the duty ratio with the reference duty;
(b-2) if the duty ratio is greater than the reference duty, controlling the motor using the closed loop drive control; And
(b-3) if the duty ratio is less than the reference duty, controlling the motor using the open loop drive control.
소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
11. The method of claim 10, wherein step (a)
And receiving a pulse width modulated signal for a predetermined period and counting the number of counter clocks corresponding to a high level among the received pulse width modulated signals to determine a duty ratio.
상기 모터의 현재 속도를 검출하는 단계;
상기 현재 속도와 기준 속도를 비교하는 단계; 및
상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
The method of claim 10, wherein step (b-2)
Detecting a current speed of the motor;
Comparing the current speed with a reference speed; And
And controlling the rotation of the motor to reduce an error between the reference speed and the current speed.
조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.The method of claim 10, wherein step (b-3)
Synthesizing the control signal and the triangular wave signal to generate a pulse width modulated signal; And
And controlling driving of the motor according to the pulse width modulation signal.
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